导叶高度改变对旋流器内部水力特性影响分析

作     者：卫松 李永业 张向东 张林 刘盈含 

作者机构：太原理工大学水利科学与工程学院 宁波市水利工程质量安全管理中心安全科 

出 版 物：《节水灌溉》 (Water Saving Irrigation)

年 卷 期：2025年

学科分类：082802[工学-农业水土工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0815[工学-水利工程] 0903[农学-农业资源与环境] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51179116) 山西省自然科学基金资助项目(202303021211141) 

主　　题：旋流器 螺旋流 导叶高度 旋流特性 

摘      要：为了探究导叶片式旋流器结构参数的变化对旋流器内部水力特性的影响，采用数值模拟与物理实验相结合的方法，将导叶高度这一结构参数作为研究对象，对不同导叶高度旋流器的水力性能进行分析。结果表明：在导叶直段和扭曲程度较小的扭曲段，轴向速度在导叶表面附近较低，而在管道中心和导叶远处较高。对于扭曲程度较大的扭曲段，轴向速度从迎水面至背水面逐渐增加，并且随着导叶高度的增加而增加；导叶直段的径向速度较低，而在扭曲段，径向速度随着扭曲程度的增加而增大。在迎水面附近，径向速度朝向管道轴线，而在背水面附近则朝向管道壁，这两种速度模式交替出现；导叶扭曲程度的增加导致断面周向速度增大。背水面和迎水面附近的周向速度高于远离导叶的区域，且背水面的速度高于迎水面。导叶内缘存在负周向速度区域，其极小值的绝对值随着导叶高度的增加而减小；导叶前缘和后缘的局部机械能损失随着导叶高度的增加而增大。导叶段沿程的机械能损失基本保持不变，但是导叶高度越大，损失速度越快。旋流器的机械效率随着导叶高度的增加而降低，而随着雷诺数的增加而提高。本文的研究结论为进一步优化旋流器结构参数提供理论依据。